Lora无线传输协议技术浅析

我第一接触Lora 的时候是在2016年的时候,当时我们公司研发的一款传统安防报警系统,在国内的几个项目上出现了问题,迟迟不能得到解决。

传统的安防报警主机系统的局域网通讯采用的是433MHZ ASK无线通讯,它的优势是成本低,开发容易,传输距离较远。

但也有一些致命的缺点,抗干扰能力差,数据传输效率低,容易串码等。

传统的报警系统一般都是出口到欧美地区,欧美相对都比较富裕,人口稀少,每家每户都住着大别墅,而且相隔的距离远,所以在一定范围内的传感器比较少,用ASK无线通讯,没太大问题。

这种传统安防报警主机每年出口的量也是非常大的,就是到目前为止,ASK通讯安防报警系统,在国外还是有市场的。

但在国内,大多住的是楼房,一户挨着一户。在一定的范围内的传感器数量多,很容易出现信号相互干扰,碰撞,串码。

同一时间点几个传感器同时报警,因为ASK无线数据的相互干扰,碰撞,导致报警主机无法获取报警信息,从而导致安防报警系统的异常。

2017年,我们公司在新疆有一个十户联防的项目,是农村的一种防护报警系统。

十户联防,顾名思义,就是一旦1家有报警,其他9家联防的报警主机就会同时报警,并提示邻居来帮忙处理危险。

这个项目又暴漏了传统安防ASK传输的另外一个问题。在农村,一户到一户的距离比较远,中间的间隔物比较多,433Mhz的传输距离无法满足。

还有几个类似的项目,以致于我们要尽快的寻找新技术,优化提升局域网无线通讯的问题。主要要解决的问题是:抗干扰能力差,传输距离不够远

我们测试验证了Zigbee、FSK、Z-wave等无线通讯,增加无线通讯的中继器,增加无线发射的功率等,但基本都无法满足我们的需求,就在这个时候,我们找到了Lora。

Lora一种基于扩频技术的远距离无线传输技术,其实也是诸多LPWAN通信技术中的一种, LoRa主要在ISM频段运行,主要包括433、868、915 MHz等。

Lora具有穿透力强,抗干扰能力强,功耗低,数据通讯效率高等优势,而且是半双工的双向通讯等。

2017年的时候,在安防报警系统和智能家居系统中,Lora技术算是一个新技术,在市面上,类似的成熟的模块也比较少。当时我们自己开发了Lora模块,做的通讯协议是私有协议。

十户联防报警系统中应用了Lora无线通讯技术之后,很好地解决了传输距离的问题。

我们后来也基于Lora技术, 开发了一套新的安防报警系统,及智能家居系统,尤其是针对别墅和高档公寓的安全报警。

但Lora模块还有一个比较突出的缺点,就是价格相对比较昂贵。

2017年的时候,一个ASK的收发模块大概5块左右,但Lora模块的价格要30-40左右。

说起Lora,大家会自然的想起另外一个名词“LoraWan”。

LoRaWAN是 LoRa联盟发布的一个基于开源MAC层协议的低功耗广域网通信协议。

主要为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络通信协议。

LoRaWAN自下而上设计,为电池寿命、容量、距离和成本而优化了LPWAN(低功耗广域网)

2017年的时候,LoraWan发展的势头很凶猛,包括腾讯,阿里,中国电信等国内巨头都有参与。

但是因为LoraWan的核心基本上都被美国的Semtech公司垄断(包括技术专利,芯片制造).

而且在2017年12月13日,工信部无线电管理局发布《微功率短距离无线电发射设备技术要求(征求意见稿)》.

其中提到:在满足传输数据时,其发射机单次工作时间不超过5秒的条件下,470-510MHz频段可作为民用无线电计量仪表使用频段。

限单频点使用,不能用于组网应用。

于是在2018年初,LoraWan的发展就出现了急刹车,而且到现在也一直处于低迷中。

在国内,LoraWan的发展虽然受到了阻碍,但并不影响Lora无线通讯技术的发展,

十户联防项目,以及基于Lora通讯的新的安防报警系统,我们使用的都是私有协议。我们走的不是LoraWan的网络,而且单次的工作时间也不会超过5秒的局域网,所以是没有限制的。

就单纯的技术而言,Lora确实可以帮我们解决局域网无线通讯传输的一些痛点,可以提升无线通讯的稳定性和可靠性。

2021年,对电子行业来时是一个寒冬,说到垄断,我也深深期望国内的科技可以不断的进步发展,在核心领域不再被外国卡脖子,卡脖子太难受了,芯片飞涨…

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